Программная имитация многопроцессорных схем, входящих в состав цифровых устройств

• Автор: Иванов, Андрей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил. + Прил. (114с. )

Оглавление
Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи

1. Введение.

2. Требования к имитатору.

3. Существующие подходы.

3.1. Программный комплекс для процессора Самсон

3.2. Разработки ассоциации Эльбрус МЦСТ

3.3. Программный комплекс Моделирование микропроцессорной среды

3.4. Система iVi.

3.5. Пакет инструментальных комплексов сквозного совместною проектирования программного и аппаратного обеспечения встроенных мультипроцессорных снстем
3.6. Система I.
3.7. Разработки фирмы i
4. Выбор среды разработки.
4.1. Выбор операционной системы
4.2. Выбор языков программирования.
5. Выводы по главе 1
Глава 2. Математическое описание моделируемой схемы.
1. Состояние моделируемой схемы.
1.1. Модельное время, время симуляции
1.2. Объекты как компоненты состояния
1.3. Состояние схемы, сохранение состояния.
1.4. Последовательность состояний, обратная трассировка
1.5. IТекоторые моделируемые устройства
1.6. Инициализация модели
2. Моделирование работы.
2.1. Моделирование взаимодействия схем.
3. Выводы по главе 2
Глава 3. Практическая реализация программного имитатора.
1. Общая структура имитатора
2. Реализация взаимодействия устройств
3. Файл описания схемы
4. Реализация некоторых моделируемых устройств.
4.1. Объект память
4.2. Объект шина
4.3. Объект Контроллер
4.4. Объект Таймер
4.5. Объекты, моделирующие процессоры
5. Процедура i
6. Оптимизация имитатора.
7. Двойственный интерфейс объектов.
8. Оптимизация моделирования состояний простоя.
9. Отладочные механизмы
. Специальные объектышпионы
. Отладочный монитор
. Ассемблер и отладочная информация.
. Внедрение Гикльскриптов в исходный код
. Собираемая статистическая информация.
. Выводы по главе 3
Глава 4. Задачи и проблемы, возникшие при использовании имитатора, их решения.
1. Моделирование окружения схемы
2. Интеграция имитатора с другим программным обеспечением
3. Использование сетевого драйвера ix
4. Проблема запуска нескольких схем.
Общие выводы по работе.
Список использованной литературы


Очевидно, что отладка отдельных процессоров и их программного обеспечения необходима, однако не позволяет судить об общем функционировании устройства. Требуется также тестировать и отлаживать взаимодействие между отдельными процессорами и блоками единого устройства. Рассмотрим требования, предъявляемые к имитатору, который может быть использован для тестирования и отладки программных средств проектируемых комплексных устройств. Имитатор-отладчик должен быть в состоянии работать со скоростью, необходимой для полноценного тестирования устройства. Это подразумевает, что проектируемое устройство должно работать не более чем на 2-3 порядка быстрее, чем имитатор. Требование к скорости моделирования объясняется необходимостью проводить тестирование работы созданного программного обеспечения в течение длительного промежутка модельного времени. Например, в случае, когда имитатор моделирует исполнение программы в 0 раз медленней, чем программа исполняется реальным устройством, моделирование часа работы программы устройством потребует четверо суток работы имитатора. Скорость имитации можно повысить, обеспечив правильный выбор степени детализации моделирования. Нет необходимости при отладке программ моделировать устройства на уровне защелок, вентилей или транзисторов. Для успешной отладки программ достаточно функционального моделирования, т. Моделирование на уровне защелок необходимо разработчику аппаратного обеспечения. Для этих целей можно пользоваться Уеп^-имитатором, описанным ранее. В наши задачи не входит дублирование его возможностей. Также немаловажными факторами, влияющими на скорость моделирования, является структура программы-имитатора и выбранные языки программирования. Еще одним фактором является гибкость настройки имитатора. Функции, необходимые только для отладки и существенно снижающие скорость работы имитатора, должны быть отключаемыми. Это позволит разработчику выбирать между скоростным моделированием и наличием всего комплекса отладочных функций. Поскольку предполагается использовать имитатор не только как средство для тестирования программ, но и как отладчик, следовательно, имитатор должен обладать всеми возможностями отладчика. Имитатор должен предлагать разработчику набор мощных средств для исследования и управления процессом моделирования. Имитатор должен уметь работать не только как отдельная программа, но и как часть единого пакета. Это позволит автоматически запускать имитатор и управлять им. Это особенно удобно для запуска нескольких экземпляров имитатора в составе единой схемы. Имитатор должен моделировать не только центральный процессор (или несколько процессоров), но и различные внешние устройства и их взаимодействие. При этом необходимо, чтобы все процессоры и устройства моделировались в едином модельном времени. Задача усложняется тем, что в процессе работы одни устройства могут блокировать, временно останавливая, другие устройства. Для корректного моделирования всей схемы имитатор должен адекватно отслеживать такие ситуации. Подобный имитатор должен обеспечивать моделирования ряда устройств, среди которых могут быть память, шины, процессоры и т. Таким образом, от имитатора требуется возможность моделировать не отдельные процессоры, а некоторые комплексные схемы, включающие в себя различные устройства. В процессе разработки программного обеспечения возможно внесение изменений в окружение процессора (процессоров). Это особенно востребовано на этапе проектирования конечного устройства, поскольку исследование взаимодействия различных составляющих компонент зачастую возможно лишь путем эксперимента. Например, при разработке маршрутизатора может потребоваться провести исследование производительности работы данного устройства при использовании различных схем. Следовательно, от имитатора требуется простой способ изменения моделируемой схемы - количества внешних устройств и связей между ними. Имитатор не должен быть привязан к какой-то определенной схеме. Не только количество элементов окружения процессора не должно иметь жестких ограничений. Самих процессоров также может быть несколько. При этом необходимо описывать связи между процессорами, «соединять» их.